NASA, Jüpiter’in Ay Europa’sını Ziyaret Etmek İçin Bir Uzay Aracını Nasıl İnşa Ediyor?

Güneş sistemimizdeki gelecekteki görevler için en heyecan verici hedeflerden biri bir gezegen değil, bir aydır. Jüpiter’in uydusu Europa’nın kalın, buzlu bir kabuğu var, ancak bilim adamları, buzun altında sıvı su okyanusu da olduğundan oldukça eminler. Bu, potansiyel olarak yaşanabilir olabileceği ve Dünya’nın ötesinde yaşam belirtileri aramak için harika bir yer olabileceği anlamına geliyor. Bu nedenle NASA, 2024’te fırlatılması planlanan Europa Clipper adlı Europa’yı ziyaret etmek için bir uzay aracı üzerinde çalışıyor.

Yine de bu kadar uzak bir cismi incelemek kolay değil. Europa uzak ve soğuk ve bilim adamlarının bu kadar ilgilendiği potansiyel okyanus, 10 ila 15 mil buzun altında. Bu garip dünyayı araştırmak için Europa Clipper, bir spektrograf ve bir termal kamera dahil olmak üzere dokuz bilim aracıyla silahlandırılacak . Bu araçlar, geminin Europa’nın buzlu yüzeyi, gizemli iç mekanı ve atmosferi hakkında bilgi kaydetmesine izin verecek. Birlikte ele alındığında, bu okumalar, bilim adamlarının buz kabuğunun kalınlığının daha doğru ölçümlerini elde etmenin yanı sıra okyanusunun derinliklerini ve ne kadar tuzlu olduğunu ölçmelerine izin vermelidir.

Bilim adamlarının incelemek istediği bir diğer yararlı özellik , kabuğun altından yüzeye ve yukarıya sıçrayabilen su tüyleridir . Europa, kendisini çeken ve içini ısıtan yerçekimi kuvvetlerinden ısı üretir ve bu ısı (uzaktaki güneşten gelen ısıdan ziyade) yüzeyinin altındaki suyun donmasını engeller. Aynı kuvvetler su bulutları oluşturabilir ve hatta yeraltı okyanusunu karıştırmaya ve karbon, hidrojen ve oksijen gibi yaşam için önemli olan kimyasalları dolaştırmaya yardımcı olabilir.

Europa Clipper’ı İnşa Etmek

Europa Clipper , 10 fit uzunluğunda ve 5 fit genişliğinde bir ana gövdeye sahiptir; elektronik ve radyo sistemleri gibi önemli bileşenleri tutan silindir şeklinde alüminyumdan yapılmıştır. Tamamen tamamlandığında, NASA’nın Jet Propulsion Laboratory (JPL), bir SUV kadar büyük olacağını ve güneş panelleri açıldığında bir basketbol sahası büyüklüğünde olacağını söylüyor.

Uzay aracı sistemlerine ve araçlarına ek olarak, bir diğer önemli bileşen, aracın 1,8 milyar millik yolculuğunda uzayda seyahat etmesine izin verecek 24 motor dizisidir. JPL proje müdür yardımcısı Tim Larson, “Motorlarımız çift amaçlıdır,” dedi. “Onları, Jüpiter’e yaklaştığımızda ve Jüpiter’in yörüngesinde yakalanmak için büyük bir yanığa ihtiyacımız olduğunda da dahil olmak üzere büyük manevralar için kullanıyoruz. Ancak aynı zamanda, uzay aracının tutumunu yönetmek ve Europa’nın hassas uçuşlarında ince ayar yapmak için daha küçük manevralar için tasarlandılar. ve yol boyunca diğer güneş sistemi gövdeleri.”

Haziran 2022’de JPL, uzay aracının ana gövdesini Güney Kaliforniya’daki tesisinde teslim aldığını duyurdu. JPL mühendisleri şimdi, uzay aracının araçlarını kurma ve test etme ile birlikte, uzay aracının fırlatmadan önceki son testinden önce diğer önemli bileşenleri kurmaya başlayacaklar. JPL misyon proje yöneticisi Jordan Evans, “Tüm proje ekibi için heyecan verici bir zaman ve büyük bir dönüm noktası” dedi. “Bu teslimat bizi fırlatmaya ve Europa Clipper bilim araştırmasına bir adım daha yaklaştırıyor.”

Parçacık Hızlandırıcıları Büyük Zamanı Nasıl Vurdu?

Fransa ve İsviçre sınırının derinliklerinde, insanlık tarafından şimdiye kadar yapılmış en büyük, en iddialı deney bulunuyor. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), yüklü parçacıkları ışık hızına yaklaştırmak ve onları muazzam enerjilerde bir araya getirmek için güçlü mıknatıslarla kaplı 17 mil uzunluğunda bir halka kullanan bir parçacık hızlandırıcıdır. Evren, Big Bang’den hemen sonra sıcak ve yoğun bir durumdaydı.

LHC, bugün operasyonda olduğu tahmin edilen 30.000’den fazla parçacık hızlandırıcıdan sadece birini temsil ediyor.

Bu makineleri kullanarak araştırmacılar, evrenin altında yatan temel fiziğin kilidini açarak fiziğin en temel seviyelerde bile nasıl çalıştığını ortaya çıkardılar.

20. yüzyıl boyunca, parçacık hızlandırıcıları, parçacık – veya yüksek enerji – fiziğinin ve nükleer fiziğin kilit parçaları haline geldi ve iki disiplin daha çeşitlenmeden önce var oldu.

Sürpriz olarak gelebilen şey, parçacık hızlandırıcıların her zaman birden fazla ülke arasında işbirliği gerektiren devasa çabalar olmamasıdır.

Aslında, LHC’nin en eski öncüllerinden bazıları, Birleşik Krallık’ta savaşın harap ettiği bir Liverpool’un sokaklarının altında bulunan küçük odalara ve daha önceleri, hatta bir laboratuvar tezgahına sığacak kadar küçüktü.

Daha büyük parçacık hızlandırıcılara duyulan ihtiyaç, bu cihazların başarısının bir sonucuydu. Bir enerji seviyesinin fiziğinin kilidini açtıkça, giderek daha büyük, daha güçlü ve daha maliyetli makineler gerektiren bir sonraki seviyeye geçmek gerekli hale geldi.

Parçacık hızlandırıcıları büyük başarıyı bu şekilde sağladı.

Parçacık hızlandırıcı ne işe yarar?

Parçacık hızlandırıcıları bilgilendiren temel ilke, Einstein’ın fizikçilere madde ve enerjinin birbirinin yerine geçebileceğini söyleyen  E=mc² denkleminden kaynaklanmaktadır.

Bu ilkeyi kullanan bilim adamları, parçacıkları ışık hızına yakın bir hıza hızlandırmak için bu makineleri kullanırlar – aksi takdirde göreli hızlar olarak bilinirler  – çünkü bu tür hızlarda özel göreliliğin etkileri kendini gösterir.

Bu parçacık demetlerini hızlandırdıktan sonra, araştırmacılar onları birbirine çarpar, hızlandırıcılara genellikle parçacık çarpıştırıcıları veya “atom parçalayıcılar” denmesinin nedeni, çarpışma enerjisinin normal koşullar altında görülmeyen büyük parçacıklara dönüşmesidir.

Bu parçacıklar genellikle inanılmaz derecede kısa ömürlüdür, saniyenin kesirlerinden daha uzun sürmez ve doğrudan gözlemlenemez, ancak gelişmiş algılama ekipmanı ile ölçülebilir.

Bu parçacıkların bozunması, her gün enerji seviyelerinde nadiren gözlemlenen diğer parçacıkların bir zincirini ortaya çıkarabilir. Ancak bu sadece atom altı dünyanın karmaşıklığını ve parçacık hayvanat bahçesindeki sakinleri ortaya çıkarmaz.

Yüksek enerjilerde çarpışan parçacıklar, evrenin bugünkünden milyarlarca milyarlarca milyar derece daha sıcak ve yoğun olduğu zamandaki koşulları da ortaya çıkarabilir ve böylece kozmosun kendisinin evrimleşme sürecini ortaya çıkarabilir.

Farklı hızlandırıcı türleri ve nasıl çalıştıkları

Mevcut parçacık hızlandırıcıları iki ana tipe ayrılır: dairesel hızlandırıcılar ve lineer hızlandırıcılar, bazen linac olarak adlandırılır.

Parçacıkların hızlandığı “borular”, parçacık demetlerinin engellenmeden hareket edebilmesini sağlamak için çok önemli olan tozsuz bir ortama sahip vakumlardır.

Elektromıknatıslar bu boşaltılmış boru boyunca aralıklı olarak yerleştirilmiştir, pozitif ve negatif arasında geçiş yaparken, bir parçacık kaynağından hareket eden parçacıklara hızlanan bir “tekme” veren ve bunların “demetlere” yerleştirildiğinden emin olan radyo dalgaları yaratan elektrik alanları yaratır.

Her iki hızlandırıcı türü de parçacıkları hızlandırmak için güçlü elektrik alanları ve parçacıkları yönlendirmek için manyetik alanlar kullanırken, aralarındaki birincil fark, doğrusal hızlandırıcıların sabit hedefleri parçacık ışınlarıyla çarpması, dairesel hızlandırıcıların ise sabit hedefleri kullanabilmesi veya iki ışını çarpabilmesidir. parçacıkların birlikte hareket etmesidir.

Dairesel çarpıştırıcıların bu yönü, onları prensipte, ışık hızına yakın hızlarda hareket eden iki parçacık demetinin kinetik enerjisinden yaratılan daha yüksek enerji koşulları yaratma yeteneğine sahip kılar.

Oturma odanızdaki erken parçacık hızlandırıcı

Parçacık hızlandırıcılar, araştırmacıların ne olduklarını veya nasıl çalıştıklarını bilmeden önce önemli keşifler yapmak için kullanmaları gerçeği nedeniyle bilimsel aygıt tarihinde benzersiz bir yere sahip olabilir.

Belki de ilkel, insan yapımı parçacık hızlandırıcısı, katot ışın tüpüdür  , batı dünyasında televizyonun bir parçası olarak hemen hemen her evde bulunan bir şeydir.

1895’te Alman fizikçi Wilhelm Röntgen , X-ışınlarını keşfetmek için 19. yüzyılın sonlarında icat edilen ancak bilimsel meraka indirgenen bir katot ışın tüpünü kullandı.

Bu keşif, Röntgen’e 1901’deki ilk Nobel Fizik Ödülü’nü kazandıracaktı , ancak kullandığı katot ışın tüpü ile neler olduğunu keşfetme onuru Joseph John Thompson’a gidecekti .

1897’de, İngiltere’nin Manchester kentinden bir fizikçi olan Thompson, katot ışınlarının gizemini çözmek amacıyla elektronu keşfetti. Thomspon, katot ışınlarının aslında elektromıknatıslar tarafından tüp boyunca hızlandırılan küçük negatif yüklü parçacıklar olduğunu buldu. Katot ışın tüpü kullanan bir TV veya monitörde, bu elektronlar fosfor moleküllerine parçalanarak ekranda ışıklı bir nokta oluşturur.

Daha fazla araştırma, elektronların atomun bir parçası olduğunu ortaya çıkaracak, Thompson başlangıçta elektronların pozitif yüklü pudingde atom benzeri negatif yüklü meyve boyunca rastgele dağıldığı  bir ” erik pudingi modeli ” önermişti.

Bu model, atomun merkezinde eşit fakat pozitif yüklü ve çok daha büyük bir kütleye sahip bir parçacık -proton- gören atom modelleri ile başarılı olacaktır. Daha sonraki modeller, protonun etrafında vızıldayan elektronu ve daha sonra belirlenen enerji seviyelerinde keşfedilen nötron olan diğer çekirdek sakini olan nötronu önerdi.

Bu yüklü parçacıkların varlığı, elektromıknatıslar kullanarak onları kasıtlı olarak göreli hızlara hızlandırma olasılığını açtı.

Bu ilke, belki de bu teknolojinin en ünlü örneği olan Van de Graaff jeneratörüne yol açan erken elektrostatik hızlandırıcılarla uygulandı .

Erken hızlandırıcılar

İlk lineer parçacık hızlandırıcı 1924’te İsveçli hızlandırıcı fizikçi Gustaf Ising tarafından tasarlandı ve 1928’de Norveçli mühendis Rolf Wideröe tarafından inşa edilecekti .

Tamamlandığında, makine potasyum iyonlarını 50.000 elektronvolt (eV) veya 50 kiloelektronvolt (KeV) bir enerjiye hızlandırabiliyordu. Bu iyonlar – elektronlardan arındırılmış atomlar – elektronlara ve protonlara kıyasla ağırdır ve bu daha küçük parçacıkları hızlandırmaya başlamak için II. Dünya Savaşı sırasında güçlü radyo frekansı (RF) osilatörlerinin ortaya çıkması gerekir.

Aynı zamanda dairesel hızlandırıcılar da çalıştırılıyordu, ancak lineer hızlandırıcılardan farklı olarak erken siklotronlar ve senkrosiklotronlar için ölçüm ekipmanının parçacık demeti ile tüpe yerleştirilmesi gerektiği gerçeği, bunların verimliliğini engelledi. Bunun nedeni, ışının lineer hızlandırıcılarda olduğu gibi hızlandırıcının ucundan “fırlatılamaması”dır.

Bu konuda ilk atılım, İngiltere’nin kuzeybatısında, şimdi şehrin Roma Katolik katedralinin damgasını vurduğu, savaşın harap ettiği Liverpool şehrinin sokaklarının derinliklerinde gerçekleşti.

Burada, 1954’te ve James Chadwick’in öncülük ettiği 156 inçlik senkrosiklotron adlı bir makineyle , araştırmacılar ilk kez dairesel bir hızlandırıcıdan yüksek enerjilerde bir parçacık demeti çıkardılar. Bu, dairesel hızlandırıcıların uygulamalarını büyük ölçüde açtı ve parçacık demetlerinin algılama ekipmanına yönlendirilebileceği anlamına geliyordu.

1957’de CERN, ilk hızlandırıcısı olan 600-MeV Synchrocyclotron’u ateşledi. İlk deneylerden birinin amacı, bir elektron ve bir nötrinoya bozunması gereken “pion” adı verilen kısa ömürlü bir parçacığı tespit etmekti. CERN makinesi bunu deney başladıktan birkaç saat sonra 1958’de yaptı ve tesisi sağlam bir şekilde haritaya koydu.

CERN , 1959’da Proton Synchrotron ile 600 MeV Synchrocyclotron’un yerini alacaktı  - ki bu bir süre için dünyanın en güçlü parçacık hızlandırıcısıydı.

Makine, 628 metrelik bir çevreye sahip olup, bu süre boyunca 277 geleneksel elektromıknatıs, parçacıkları bugüne kadar 26 gigaelektronvolt (GeV) veya 26 milyon KeV’e kadar olan enerjilere hızlandırır.

Tevatron neydi ve neyi keşfetti?

1983’te Chicago yakınlarındaki Fermilab’daki Tevatron   , protonları 512 GeV’lik bir enerjiye hızlandırdığında tarih yazdı. Makine, genellikle proton demetleri ve anti-protonlar olmak üzere parçacıkları hızlandırmak için sahada eski bir dairesel hızlandırıcıyı kullandı ve daha sonra bunları Tevatron’un 3,9 mil çevresi olan ana halkasına enjekte etti.

Uzun yıllardır dünyanın en güçlü hızlandırıcısı ve ABD’de şimdiye kadarki en güçlü hızlandırıcı olan Tevatron, 1.8 trilyon elektron volt veya 1.8 teraelektronvolt (TeV) enerji ile çarpışmalar yaratma yeteneğine sahipti. Bu 1800 GeV’ye eşdeğerdir ve bu da onu CERN’deki Proton Synchrotron’dakinden 70 kat daha fazla enerji üretme kapasitesine sahiptir.

Tevatron’un gücü, fizikçilerin standart parçacık fiziği modelini inşa etme yolunda parçacık hayvanat bahçesini hızla doldurmaya başlamasıyla sonuçlanacaktı.

Tevatron’da yapılan en önemli buluşlardan biri,  1995 yılında 1.8 TeV proton-antiproton çarpışmalarında üst kuarkın keşfiydi.

2010 yılında, Tevatron araştırmacılarını kullanmak, başka bir parçacığın – B-mesonunun – bozunmasını izleyecek ve  anti-müonlar yerine müonlara bozunmayı tercih edecekti. Parçacıklara karşı anti-parçacıkları üzerindeki bu önyargı, evrenin neden anti-maddeyle değil de maddeyle dolu olduğunu açıklayabilir.

Temel fiziği araştırmadaki bu başarıya rağmen, Tevatron, yerini çok daha güçlü bir makine aldıktan sonra 2011’de kapatılacaktı.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı: Şimdiye kadar yapılmış en güçlü parçacık hızlandırıcı

Proton Synchrotron gölgede kalmış olabilir, ancak CERN uzun süre gölgelerde kalmayacaktı. 1998’de, yıllarca süren planlamadan sonra, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın (LHC) inşaatı, Fransa ve İsviçre sınırının 575 fit altında başlayacaktı.

İlk parçacıklar, Eylül 2008’de, daha önce CERN’in Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısına (LEP) ev sahipliği yapan 17 mil uzunluğundaki tüneli işgal ederek LHC aracılığıyla hızlandırılacaktı . Kasım 2009’da tekrar faaliyete geçti.

2013 yılına gelindiğinde LHC, protonları ışık hızının yüzde birinin milyonda birine kadar hızlandırma ve onları bir araya getirerek Tevatron’da yaratılan enerjilerden yedi kat daha fazla, 13 TeV kadar büyük enerjiler üretme yeteneğine sahipti. Çarpışma noktalarında, oluşturulan parçacık dizilerini yakalayan ve böylece parçacıklar birbirine çarptığında oluşan koşulları yeniden yaratan güçlü dedektörler bulunur.

LHC dedektörleri , çok çeşitli fiziksel olayları araştırmak için tasarlanmış en büyük dedektörler olan ATLAS ve CMS’yi ve özel ALICE ve LHCb dedektörlerinin yanı sıra TOTEM ve LHCf gibi bazı daha küçük cihazları içerir .

LHC’nin ana amacı, parçacık hayvanat bahçesinin zor bir sakini olan Higgs bozonunu tespit ederek standart parçacık fiziği modelini tamamlayarak diğer parçacık hızlandırıcılarının sonuçlarını geliştirmekti.

Higgs Bozonunu keşfetmek ve standart modeli tamamlamak
CERN
2012 yılında CERN, ATLAS ve CMS dedektörlerinin bağımsız olarak 125 GeV civarında bir kütleye sahip bir parçacığın varlığını tespit ettiğini duyurdu ki bu Higgs bozonu parçacığı için iyi bir eşleşmedir.

Higgs parçacığı, 1960’larda Robert Brout, François Englert, Peter Higgs, Gerald Guralnik, Carl Hagen ve Tom Kibble tarafından, Brout-Englert-Higgs (BEH) mekanizması olarak bilinen mekanizma aracılığıyla başka bir alandan ortaya çıktığı şeklinde önerildi. atom altı parçacıklar kütleleri.

Sıfır dönüşe sahip olması, elektrik yükü olmaması ve güçlü bir kuvvet etkileşimi olmaması nedeniyle parçacık hayvanat bahçesinde benzersiz olan bu kütle veren parçacık, keşfedilecek standart parçacık fiziği modelinin son öğesiydi ve böylece en iyi tanımını tamamladı. atom altı dünyanın parçacıkları ve kuvvetleri.

Yine de LHC, parçacığın diğer bozonlarla (kuvvet taşıyan parçacıklar) ve maddeyi oluşturan parçacıklar olan fermiyonlarla nasıl etkileşime girdiğini araştırarak, Higgs bozonunun salt keşfinin ötesine geçti. Böylece araştırmacılar, standart model tarafından yapılan, bir parçacığın Higgs alanlarıyla ne kadar güçlü etkileşime girerse, o kadar büyük olduğu tahminini doğruladı.

Bu konuda kesinlik halkasına sahip olabilir, ancak karanlık madde, karanlık enerji ve Higgs bozonunun kendisinin olası alternatif versiyonları da dahil olmak üzere bu modelin ötesinde yatan fiziğin diğer yönleri gibi şeyler vardır .

Fiziği standart modelin ötesinde araştırmak için LHC’nin şu anda CERN’de devam eden önemli bir yükseltmeye ihtiyacı vardı.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısında Yüksek Parlaklık Yükseltmesi

22 Nisan’da , iki proton demeti , 450 GeV’lik enjeksiyon enerjilerinde LHC döngüsü etrafında zıt yönlerde dolaştırıldı ve hızlandırıcının yeniden başlatılmasını ve yeni bir fizik çağını işaret etti. Işın, 13 TeV kadar büyük enerjileri vurabilen LHC için nispeten uysaldır, ancak önemli olan, çarpıştırıcının yükseltmeler için üç yıllık bir kapatmadan sonra “Run 3” ün başlangıcını ifade ettiği şeydir.

Run 3 sırasında LHC’deki araştırmacılar, çarpışma enerjilerinin 13,6 TeV’ye kadar ulaşmasını bekliyorlar, ancak bu, yükseltme buzdağının sadece görünen kısmı. Operasyonlardaki son duraklama, Yüksek Parlaklık yükseltmesi olarak adlandırılan yolculukta yalnızca tek bir adımdır.

2029’da çarpıştırıcı, üç yıllık bir kapatmanın ardından tekrar devreye girecek, ancak daha sonra Yüksek Parlaklıkta LHC (HL-LHC) olarak bilinecek.

Bir hızlandırıcı açısından “parlaklık”, üretebildiği çarpışmaların sayısını ifade eder. Daha fazla çarpışma, daha fazla veri anlamına gelir ve daha fazla veri, egzotik fiziği tespit etme şansının artması anlamına gelir. HL-LHC, LHC’nin parlaklığını 10 kat artıracaktır.

Bunu bir perspektife oturtmak gerekirse, 2017’de LHC, yaklaşık üç milyon Higgs bozonu oluşturmaya yetecek kadar parçacıkla çarpıştı. 2029’dan itibaren, HL-LHC’nin yılda 15 milyon Higgs bozonu oluşturmaya yetecek kadar parçacıkla çarpışacağı tahmin ediliyor .

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ALICE ile ağırlaşıyor

Yüksek Parlaklık yükseltmesinden faydalanmak için ayarlanmış bir deney seti  , 10.000 ton, 26 m uzunluğunda, 16 m yüksekliğinde ve 16 m genişliğinde ALICE dedektöründen oluşan Büyük İyon Çarpıştırıcı Deneyi’nin kısaltması olan ALICE’dir.

LHC’de protonları birbirine çarpan deneylerin aksine, ALICE daha da büyüyor – demir gibi ağır iyonları birbirine çarpıyor.

Demir iyonları göreli hızlarda birbirine çarptığında, protonlar ve nötronlar “erir” – böylece kuarkları gluonlarla olan bağlarından kurtarır. Kuarklar sıradan koşullarda izole olarak görülmezler, her zaman proton ve nötron gibi parçacıklara bağlanırlar.

Kuarkların LHC’de serbestçe dolaşmasına izin vermenin amacı, kuark-gluon plazması adı verilen bir madde durumu yaratmaktır. Bunu bu kadar büyüleyici yapan şey, Evreni, bugünkünden çok daha sıcak ve yoğunken, emekleme döneminde doldurmasıdır.

Bu, maddenin bu egzotik halinin incelenmesinin, Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra erken Evren’deki koşulları incelemek için ideal bir yol olduğu anlamına gelir. Ancak buna ek olarak, kuark-gluon plazmasının nasıl soğuduğunu izlemek, evrendeki parçacıkları nasıl meydana getirdiğinin ve ilk atomların nasıl evrimleştiğinin bir göstergesidir.

CERN, ATLAS ve CMS deneylerinin 3. Çalışma sırasında diğer iki çalışma periyodunun toplamından daha fazla çarpışma elde etmesini beklerken, bu süre zarfında ALICE öncekine göre 50 kata kadar daha fazla ağır iyon çarpışması ölçecektir.

Tıp ve endüstride parçacık hızlandırıcılar

Parçacık hızlandırıcılar, ortaya çıktıklarından bu yana açıkça uzun bir yol kat etti, ancak bu makineler aynı zamanda laboratuvarlardan, kriptalardan ve yeraltı tünellerinden ve çok önemli bir şekilde yalnızca parçacık ve nükleer fizikçilerin ellerinden taşındı.

Hızlandırıcılar artık çok çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır, özellikle tıp alanında hızlandırıcılar özellikle yararlıdır. ABD Enerji Bakanlığı’na (D0E) göre , her yıl dünya çapındaki hastanelerde ve kliniklerde on milyonlarca hasta hızlandırıcı tabanlı teşhis ve tedavi almaktadır.

Tıpta parçacık hızlandırıcıların kullanımı iki farklı kategoriye ayrılır; bunlardan birincisi, tıbbi teşhis ve tedavi için X-ışınları, gama ışınları veya pozitronlar (pozitif yüklü elektronlar) yayan radyoizotopların üretimidir.

Hızlandırıcıların tıpta ikinci büyük kullanımı, tedavi için elektron, proton ve daha ağır yüklü parçacıkların kaynağı olarak, kanser hastalarını tedavi etmek için oldukça etkili bir yöntem sağlayan mikrodalga doğrusal hızlandırıcılardır.

Elektron demetleri üreten hızlandırıcılar tıbbi sterilizasyonda da kullanılabilirken, daha ağır parçacıkları hızlandıran hızlandırıcılar yapay eklemlerin oluşturulmasında uygulama bulmuştur.

DoE ayrıca şu anda yüzlerce endüstriyel işlemin, shrink ambalaj için plastik üretimi ve bilgisayar çipleri üretimi gibi sıradan uygulamalardan parçacık hızlandırıcılarına dayandığını da ekliyor.

Parçacık hızlandırıcıların geleceği

2040 yılında, HL-LHC operasyonları durduracak ve bu hızlandırıcının yerini almak için planlar zaten yapılıyor. CERN’in Future Circular Collider (FCC) çalışması, yeni nesil parçacık hızlandırıcıları için tasarımlar ve altyapı önermeyi amaçlıyor.

Bu, 100 TeV’e ulaşan bir makine yaratmayı hedefleyen CERN ile gelecekteki çarpıştırıcıların enerjisini ve yoğunluğunu zorlayacaktır. Ve ironik olarak, parçacık hızlandırıcıları tam bir döngüye girmek üzere olabilir.

Giderek artan bir şekilde araştırmacılar, tezgah üstü parçacık hızlandırıcıların kullanımına geri dönüyor . Tek bir bilgisayar çipine sığabilecek parçacık hızlandırıcılar üzerinde çalışmalar bile başladı.

SLAC’da geliştirilmekte olan bir konsept , silikonda nano ölçekli bir kanalın oyulmasını, bir vakumda kapatılmasını ve ardından bu boşluktan elektronların gönderilmesini içerir. Bu elektronlar, silikondan geçen kızılötesi ışık darbeleriyle hızlandırılır.

Şu anda sadece bir prototip olan bu çip üzerinde entegre lazer güdümlü parçacık hızlandırıcıyı geliştiren SLAC ekibi, gelecekte bunun gibi bir teknolojinin küçük ölçekli parçacık hızlandırıcılarını dünya çapında daha büyük erişime sahip olmayan araştırmacıların makineleri kullanımına sunacağını umuyoruz.

DAHA FAZLA HABER İÇİN DONANİMFORUM.COM

GOOGLE NEWS’DE BİZİ TAKİP ETMEK İÇİN TIKLA!

Bir Cevap Yaz